專利名稱：優(yōu)型混凝土膨脹劑組成及制法的制作方法
專利說明 本發(fā)明涉及一種優(yōu)型混凝土膨脹劑及其制造方法，該膨脹劑以穩(wěn)定水化物-鈣礬石為膨脹源，由于所設計的配方和采取的工藝能改變水泥的水化過程，使混凝土或砂漿具有早期膨脹，補償干縮，而在后期也有微弱膨脹，補償冷縮，以達到在不影響強度的前提下，提高混凝土的抗裂防滲能力。
目前國內外地混凝土膨脹劑品種，主要有表1所列幾個類型。
表中№1硫鋁酸鈣熟料是用石灰石、礬土和石膏配成生料經煆燒而成，№2、№3為用石灰石、粘土和鐵粉配成生料煆燒而成?！?與№2不同之處是石灰系熟料又加上明礬石，基本上屬石灰系;№4為明礬石加石膏同磨而成;№5為高鋁水泥加入石膏和明礬石同磨而成。其特點是№1要用高品位礬土配料，早期膨脹太快，對水泥強度破壞較大;№2、№3基本一樣是用Ca(OH)2為膨脹源，但其膠凝性差，在有壓力情況下易滲透出來，不宜用于防水工程，№4摻入量需要太多，屬于低效膨脹劑，而且膨脹慢，早期強度低，施工不便;№5亦是我院新開發(fā)的品種，此種鋁酸鹽膨脹劑是用高鋁水泥熟料、明礬石和石膏制成，其中高鋁水泥熟料是用高品位礬土與石灰石配制成生料在1350°～1400℃煆燒而成，原料價格較高，制造工藝較復雜，因此，制造成本高，從性能來說，高鋁熟料中的鋁酸鈣CA·C12A7水化太快，因此與石膏形成的鈣礬石快，使水泥快凝，對早期強度破壞較大。
參考文獻 〔1〕W·KURDOWSKI，7fhIntersympontheChem.ofCement.VolIV-2/1，Paris1980年 〔2〕西忠雄日本膨脹混凝土的發(fā)展和展望 日本“建筑技術”1978·№147.游寶坤譯 〔3〕復合膨脹劑技術鑒定證書(87)建材鑒定書第03號 〔4〕明礬石膨脹劑技術鑒定證書，1980年，建工部科技局 本發(fā)明的任務是制成一種原料來源廣泛，工藝簡單，成本較低的優(yōu)型混凝土膨脹劑，使混凝土具有與水泥硬化過程的收縮速度相適應的膨脹速度，以達到不影響混凝土強度的前提下，提高其抗裂防滲能力。
本發(fā)明的優(yōu)型混凝土膨脹劑是以硫鋁酸鹽熟料或硫酸鈣熟料和天然明礬石，石膏共同粉磨而成;硫鋁酸鈣熟料是用石灰石，低品位礬土和石膏配成生料經1250°～1300℃煆燒而成，其主要礦物為C4A3S(無水硫鋁酸鈣)和BC2S硫酸鋁熟料是用天然明礬石經500°～700℃煆燒而成，主要礦物是Al2(SO4)3，Al(OH)3，α-SiO2。
C4A3S、Al2(SO4)3、Al(OH)3活性高，能與水泥中的Ca(OH)2，CaSO4很快生成鈣礬石(C3A、3CaSO4、32H2O)，使水泥在早期(1-14天)產生膨脹，而天然明礬石的溶解性較差，在堿和硫酸鹽激發(fā)下生成的鈣礬石速度較慢，使混凝土在中期產生微膨脹。由于C4A3S、Al2(SO4)3、Al(OH)3和明礬石KAl3(SO4)2(OH)6在形成鈣礬石時都要吸收Ca(OH)2，而Ca(OH)2主要靠C3S、C2S水化析出，這樣使混凝土中的強度基石C-S-H和膨脹源鈣礬石的生成速度互相制約，使強度和膨脹的發(fā)展相協(xié)調。
本發(fā)明的優(yōu)型混凝土膨脹劑可分為Ⅰ型Ⅱ型兩種構型，分別敘述如下 (1)優(yōu)型Ⅰ混凝土膨脹劑，由硫鋁酸鹽熟料、天然明礬石和石膏磨制而成; A、各組份配比如下(重量百分數(shù)) 硫鋁酸鹽熟料20～80% 天然明礬石10～40% 二水或無水石膏10～40% B、硫鋁酸鹽熟料系由石灰石、低品位礬土和石膏配成生料在立窯或回轉窯中1250°～1300℃煆燒而成。
C、硫鋁酸鹽熟料的化學成分如下(重量百分數(shù)) D、優(yōu)型Ⅰ膨脹劑質量控制指標如下 粉磨細度達到比表面積為2500～3500cm2/g SO320～35%(重量百分比) 容重 2.75～2.85g/cm3 E、優(yōu)型Ⅰ混凝土膨脹劑在水泥中摻入量(代替水泥量)8-14%。
F、優(yōu)型Ⅰ膨脹劑加入水泥中的水化圖式如下
G、生成鈣礬石的反應 (2)優(yōu)型Ⅱ混凝土膨脹劑由硫酸鋁熟料、天然明礬石和石膏磨制而成。
A、膨脹劑各組份配比如下(重量百分數(shù)) 硫酸鋁熟料10～70% 天然明礬石15～45% 二水或無水石膏15～45% B、硫酸鋁熟料由天然明礬石在立窯中經500°～700℃煆燒而成。
C、硫酸鋁熟料的化學組成如下(重量百分數(shù)) D、優(yōu)型Ⅱ混凝土膨脹劑的質量控制指標如下 粉磨細度達到比表面積為3000～4500cm2/g SO320～35%(重量百分比) 容重2.80～2.90g/cm3 E、優(yōu)型Ⅱ混凝土膨脹劑摻入普通硅酸鹽水泥中的摻入量(代替水泥量)8～15%。
F、優(yōu)型H混凝土膨脹劑加入水泥中的水化圖式
G、生成鈣礬石反應 本發(fā)明上述兩種發(fā)明方案，都經過多次實施，取得良好效果，綜述如下 (1)從上述機理可見，本發(fā)明優(yōu)型混凝土膨脹劑中的膨脹源鈣礬石有兩個來源。硫鋁酸鈣熟料和硫酸鋁熟料的化學活性高，與Ca(OH)2和CaSO4能很快生成鈣礬石，在混凝土中產生早期膨脹。而組份中的明礬石的化學活性較低，要在堿和硫酸鹽激發(fā)下慢慢生成鈣礬石，使水泥在中期產生微弱膨脹。從而使此類混凝土膨脹劑整個膨脹過程穩(wěn)定緩和。對水泥強度不產生破壞作用。
(2)采用原料廣泛，價格低廉，其熟料組份可在立窯或回轉窯中煆燒，燒成溫度低，因此本發(fā)明膨脹劑的主要組份較其他類型膨脹劑的主要組份節(jié)省能源，價格低廉。其中優(yōu)型Ⅱ膨脹劑不怕風化，存放有效期在二年以上。
(3)采用此種膨脹劑只需摻加8-14%到普通硅酸鹽水泥中即可拌制補償收縮混凝土，內摻25～30%可拌制成自應力混凝土。
(4)因此種膨脹劑與當?shù)仄胀ü杷猁}水泥配制成膨脹水泥，造價比普通水泥提高5～15%，而比市售膨脹-自應力水泥價格降低60～65%，而且減輕國家運輸負擔。
(5)此種膨脹劑摻入水泥中，可作結構自防水混凝土，可省掉后加的外防水措施，作到永久防水，縮短工期1/3以上。
(6)此種膨脹劑用日本“膨脹劑品質標準”(JISA6202～1980)檢驗，產品性能標準達到國際先進水平。
以下為生產實施例 優(yōu)型Ⅰ膨脹劑生產例，硫鋁酸鹽熟料生產 原料配比 表3 三種原料按重量比入生料磨，粉磨比表面積4500±200cm2/g，生料在旋窯中經1250～1300℃煆燒成硫鋁酸鹽熟料。其成分見表4。
表4
優(yōu)型Ⅰ混凝土膨脹劑是用硫鋁酸鹽熟料、天然明礬石和石膏按一定重量比入水泥磨，磨到比表面積3500±500cm3/g，比重2.95，SO3＝25～35%。
表5


權利要求
1、一種優(yōu)型混凝土膨脹劑組成及制法，該膨脹劑以穩(wěn)定水化物-鈣礬石為膨脹源。本發(fā)明的特征是由硫鋁酸鹽熟料或硫酸鋁熟料和天然明礬石、石膏制成；可分為I型和Ⅱ型兩種構型；
(1)優(yōu)型I混凝土膨脹劑；由硫鋁酸鈣熟料、天然明礬石和石膏磨制而成；
A、膨脹劑各組份配比如下(重量百分數(shù))
硫鋁酸鹽熟料20～80%
天然明礬石 10～40%
二水或無水石膏 10～40%
B、硫鋁酸鹽熟料系由石灰石、低品位礬土和石膏配成生料在立窯或回轉窯中1250℃～1300℃煅燒而成；
C、硫鋁酸鹽熟料的化學組成如下(重量百分數(shù))
D、優(yōu)型I混凝土膨脹劑的粉磨細度達到比表面積為2500～3500cm2/g。
(2)優(yōu)型Ⅱ混凝土膨脹劑由硫酸鋁熟料、天然明礬石和石膏磨制而成。
A、各組份配比如下(重量百分數(shù))
硫酸鋁熟料 10～70%
天然明礬石 15～45%
二水或無水石膏 15～45%
B、硫酸鋁熟料由天然明礬石在立窯中經500°～700℃煅燒而成；
C、硫酸鋁熟料的化學組成如下(重量百分數(shù))
D、優(yōu)型Ⅱ混凝土膨脹劑粉磨細度達到比表面積為3000～4500cm2/g。
全文摘要
本發(fā)明優(yōu)型混凝土膨脹劑系列，根據(jù)膨脹熟料不同分為兩個系列；一種以硫鋁酸鹽熟料為主組份的即優(yōu)型I混凝土膨脹劑，另一種以硫酸鋁熟料為主組份的即優(yōu)型II混凝土膨脹劑，二者都以鈣礬石為膨脹源，本發(fā)明的特點是根據(jù)使用和施工條件的要求，通過配方設計和工藝手段，控制鈣礬石的形成速度，使其與強度組份C—S—H凝膠體發(fā)展相匹配，從而使膨脹與強度發(fā)展相協(xié)調。
文檔編號C04B28/18GK1037886SQ8810312
公開日1989年12月13日 申請日期1988年5月21日 優(yōu)先權日1988年5月21日
發(fā)明者游寶坤, 吳萬春 申請人:中國建筑材料科學研究院